[发明专利]塑料绝缘材料

说明书

本发明涉及导电体绝缘用聚合物基塑料绝缘材料。这些塑料绝缘材料主要应用于高压电缆绝缘。其中加压时会发生所谓的“树枝丛生”现象，这是绝缘材料在显微镜下可观察到的树丛状或簇状毁坏现象。而更为重要的是高场强下会于缺陷处出现“树枝状水簇”，其中水会浓缩。为避免出现树枝状水簇或阻止其生长就须添加绝缘材料稳定剂。

DE-PS2737430已提出向聚烯烃绝缘材料中添加烷氧硅烷稳压剂，烷氧硅烷通式为Rx-Si（O-R）_4-x，其中x＝0-3，其中的R还含脂族、芳族或环脂族烃基且必要时还可由氨基，环氧基或其他基取代，R特别是羟烷基。

US-PS4299713公开了一系列硅烷化合物，可作高压绝压添加剂用，将其加入未填充混合物中会在高压输入时形成“树枝状水簇”和“树枝状电簇”而降低绝缘效果，该添加剂通式为

其中R₁，R₂，R₃和R₆相同或不同，为含1-8碳烷基，烷氧基，芳氧基，其中R₁，R₂和R₃还可为-Y₁（C_nH_2n）Y₂R₆）结构;Y₁和Y₂相同或不同，为选自O，S或NH的异质原子;Z为Si，Sn，Ti，P或B;a＝0或1;n选自1-8，这种以0.1-10wt%的比例加入聚合物的添加剂可将“树枝状水簇”缩短到其初始长度的1/4至1/3。

但已知稳压剂不能总是与基础聚合物达到足够的可混性，因此难以制成绝缘材料。如稳压添加剂在混合物中不均匀，其效率就会受到很大的限制，因为一旦出现损坏，测向树枝状水簇转移的途径就会太长。此外，某些已知本身效果良好的稳定剂也还有使VPE熔体不透明的缺点，因而不可能按更新的VDE要求控制绝缘材料的洁净性和均匀性（VPE＝交联聚己烯，VDE＝西德电气工程师协会）。

本发明目的是提出塑料绝缘材料，其基础材料中可混入更有效的稳压添加剂，同时还可保证熔体具有更好的透明性。

根据本发明，这一目的是这样达到的，其中该塑料绝缘材料含稳压剂，以液态混入基础聚合物中，该稳压剂为可水解的烷氧化合物，在-25℃至140℃为液态，化学式为

（R^aO）_yR^b_3-yX-〔R-X′-（OR^c）_zR^d_2-z]_n-OR^e

其中R^a，R^c和R^e为含最多18碳可水解烃基;R^b和R^d为含1-30碳并带有氢和官能团的饱和或不饱和脂肪烃基或芳烃基;R为含至少一 个杂原子的碳链基，优选为含1-20碳含氧，氮或硫的基;x和x′为杂原子，例如各Si或Ti;n为1-10，y为1-3，z为1或2;其中R，R^a，R^b，R^c和R^d相互独立选取。

本发明绝缘材料不仅具有很好的长期稳定性，而且稳定剂易于混入绝缘材料中。在应用交联的塑料基础材料时，不会因添加稳定剂而影响交联。而且，如果能使VPE中避免出现可再结晶物质，则不仅足以保证防止树枝状水簇的出现和生长，而且还可因而阻止“树枝状电簇”的出现，这样一来就可更安全地防止电击穿。此外，采用适宜的组合物如预先将相应的官能基引入稳定剂还可对热老化特性有良好的影响。

添加剂在促使使用寿命延长的同时不会或至少是不会明显地挥发。而应用本发明稳定剂制得的绝缘材料因其溶体的透明性而可达到VDE要求的纯度控制指标。

本发明稳定剂的作用在于它缺少亲水基团而使稳定剂可很好地混入基础聚合物中并相应地使这样稳定的VPE能够很好地进行加工，其中据认为这样可达到最低限度的极性或亲水特性，而按目前已知的机理，这又有助于防止产生树枝状水簇。